拉曼光譜儀等海洋科研儀器助力我國大洋科考

作者： 2017年12月21日 來源：中國儀表網(wǎng) 瀏覽量：
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【中國儀表網(wǎng)儀表產(chǎn)業(yè)】16世紀(jì)人類進(jìn)入海洋，21世紀(jì)人類深入海洋。圖片來自新華社　　經(jīng)過長期努力，特別是黨的十八大以來，以“蛟龍”號載人潛水器、“科學(xué)”號科考船投入應(yīng)用為代表，我國快速
　　【中國儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】16世紀(jì)人類進(jìn)入海洋，21世紀(jì)人類深入海洋。
 

 
圖片來自新華社
 
　　經(jīng)過長期努力，特別是黨的十八大以來，以“蛟龍”號載人潛水器、“科學(xué)”號科考船投入應(yīng)用為代表，我國快速挺入“國際深海俱樂部”。一批批海洋科考的“神工巧匠”前赴后繼、齊心勠力，駕馭著各式國產(chǎn)“神器”，將一幕幕深海“神奇”呈現(xiàn)在世人面前……
 
　　“神奇”：高溫、高壓、劇毒，竟是蟹蝦“天堂”
 
　　“神奇”一：熱液。
 
　　在西太平洋1700多米深的海底，“科學(xué)”號獲取了這樣一段視頻：如“石林”般的硫化物矗立在海底，一股股“濃煙”從“石林”中噴出。
 
　　是不是像極了陸地上的大煙囪？
 
　　其實，那股“濃煙”根本不能觸碰。我國科研人員測得的“大煙囪”噴口最高溫度，竟然高達(dá)370多攝氏度。
 
　　雖然科研人員根據(jù)液體顏色不同，將之形象地稱作“黑煙囪”“黃煙囪”“白煙囪”，但它的真實學(xué)名叫“熱液”。
 
　　中國科學(xué)院海洋研究所研究員張鑫說，海底熱液區(qū)的成因在于海水從地殼裂縫滲入地下，遇到熔巖被加熱，溶解周圍巖層中金、銀、銅、鋅、鉛等金屬后，又從地下噴出這些金屬經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成的硫化物沉積到附近海底，就像“煙囪”的形狀一樣堆積起來。
 
　　“神奇”二：冷泉。
 
　　深海里的神奇，不僅有熱液，同時也有冷泉。
 
　　遠(yuǎn)觀深海冷泉，晶瑩的氣泡從海底不斷冒出，像是小孩在玩吹泡泡游戲。
 
　　冷泉也是一種神奇的海底現(xiàn)象，是指來自海底沉積物中含有硫化氫、甲烷及其他富碳?xì)浠衔锏牧黧w在海底表面的滲漏活動。相對于熱液噴口，冷泉流體與海底溫度相近，故稱為“冷泉”。
 
　　熱液、冷泉，名字聽上去水火不相容，但中國科學(xué)院海洋研究所研究員沙忠利等科研人員首次發(fā)現(xiàn)，沖繩熱液區(qū)和南海冷泉區(qū)存在多個共有優(yōu)勢物種，包括潛鎧蝦、阿爾文蝦和貽貝。
 
　　對了，我國科學(xué)家首次在南海海域發(fā)現(xiàn)裸露在海底的“可燃冰”，也是在冷泉附近。
 
　　今年，“科學(xué)”號共在中國南海海域發(fā)現(xiàn)兩個存在裸露天然氣水合物的站點，水深約1100米：一個分布在冷泉生物群落中，另一個位于一個活動冷泉噴口的內(nèi)壁。
 
　　“神奇”三：專吃劇毒物的蝦兵蟹將。
 
　　迄今為止，我國海洋科考足跡已遍布五大洋。
 
　　人們沒有找到傳說中的海底“龍宮”，卻看到一群蝦兵蟹將在熱液、冷泉區(qū)“膽大妄為”。
 
　　熙熙攘攘的一群毛瓷蟹，揮舞著鉗子，在黑暗、高壓的海底，有時圍繞著“大煙囪”狂歡，有時悠然自得。
 
　　別看它們一個個身軀肥碩，但卻不能放在餐盤里當(dāng)美味，因為它們是以劇毒物為生。
 
　　沙忠利說：“熱液噴口附近有大量細(xì)菌，它們依靠熱液中的硫化氫等生存。這些細(xì)菌與貽貝、潛鎧蝦等形成共生關(guān)系，大型生物依靠這些共生菌提供能量或者直接吞噬它們獲得能量。”
 
　　目前，科學(xué)家在全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熱液口生物700多種，分布在100多個熱液口。
 
　　自2013年“科學(xué)”號執(zhí)行中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“熱帶西太平洋海洋物質(zhì)能量交換及其影響”以來，我國科研人員在熱液區(qū)發(fā)現(xiàn)了1個新科、2個新屬和12個新種。
 
　　冷泉附近同樣有大量生物，其生存之道與熱液區(qū)類似。不過，它們的共生菌依靠的主要是甲烷。
 
　　“神奇”四：古老珊瑚與調(diào)皮“小飛象”。
 
　　隨著我國海洋科考的足跡向深海不斷延伸，一個個未曾露面的神奇海底生物展現(xiàn)在世人面前：高1.6米、寬3米的一株巨大的柳珊瑚，是“科學(xué)”號派出的“發(fā)現(xiàn)”號遙控?zé)o人潛水器在西太平洋卡羅琳海山發(fā)現(xiàn)的。
 
　　雖然尚未確認(rèn)這株柳珊瑚的確切年齡，但據(jù)科研人員介紹，它的年齡可能已超過1萬年。目前全球發(fā)現(xiàn)的深水珊瑚最長壽命約為4200歲。
 
　　在西太平洋的卡羅琳海山，“發(fā)現(xiàn)”號還抓取了一只“萌萌噠”的深海“小飛象”，它的兩個鰭如大象的兩個耳朵，在水中搖曳。其實這只“小飛象”和預(yù)測世界杯的“保羅”是一家，都是章魚，只不過“小飛象”是煙灰蛸屬章魚，非常罕見。
 
　　不只是古老珊瑚、調(diào)皮“小飛象”，茫茫深海中還有許多神奇生物，它們正逐漸被揭開神秘面紗。
 
　　2014年至2017年，我國科考人員在對西太平洋3座海山的探尋中，采集到深海巨型及大型底棲生物樣品740多個，種類達(dá)400多種。
 
　　在深邃的海底，還有更多神奇生物，等待人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
 
　　“神器”：打造中國“深海系”裝備陣容
 
　　探尋海底神奇，離不開“探海神器”。
 
　　從氣候適宜的陸地進(jìn)入高壓、黑暗的深海，每一次新發(fā)現(xiàn)的背后，都離不開我國自主研發(fā)的各式“探海神器”。沒有船舶和裝備，就無法進(jìn)入深海、探測深海，只能“望洋興嘆”。
 
　　“神器”一：“深海勇士”伴“蛟龍”。
 
　　2012年，我國自主研發(fā)的“蛟龍”號載人潛水器海試成功，創(chuàng)造了世界作業(yè)類載人潛水器最大下潛深度7062米。“蛟龍”號先后在南海、東太平洋、西南印度洋、馬里亞納海溝等七大海區(qū)開展了152次下潛，獲得高質(zhì)量的珍貴地質(zhì)與生物樣品3800多件。
 
　　今年10月，4500米級“深海勇士”號載人潛水器海試成功，成為“蛟龍”號的“小兄弟”。“深海勇士”號成功實現(xiàn)潛水器核心關(guān)鍵部件全部國產(chǎn)化，為我國萬米級全海深載人作業(yè)型潛水器研制奠定了堅實基礎(chǔ)。
 
　　今年，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所牽頭研制成功6000米級纜控?zé)o人深潛器(ROV)和4500米級無纜自治深潛器(AUV)“探索”號。
 
　　其中，“探索”號今年7月在南海與“發(fā)現(xiàn)”號ROV實現(xiàn)了深海交會拍攝，這也是我國首次實現(xiàn)這兩類潛水器交會拍攝。
 
　　“神器”二：“診脈”有“白龍”。
 
　　明年我國主要受厄爾尼諾還是拉尼娜影響？南澇北旱還是南旱北澇？……人們關(guān)心的這些問題，都與海洋密切相關(guān)。我國自主研發(fā)的“白龍”浮標(biāo)就是大海的“診脈器”，為全球天氣和氣候預(yù)報提供實時數(shù)據(jù)。
 
　　“白龍”浮標(biāo)是我國自主研制的7000米級深海氣候觀測系統(tǒng)，目前已在印度洋成功布放了3套。
 
　　“白龍”浮標(biāo)可以觀測海表氣溫、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、相對濕度、雨量、長波和短波輻射等大氣要素，還可實時采集海洋表層至深層海水溫度、鹽度、海流、溶解氧等重要海洋參數(shù)。這些數(shù)據(jù)實時傳輸回陸地岸站，并同全球共享。
 
　　“神器”三：“無舵”科考船能像“螃蟹”橫著走。
 
　　進(jìn)入深海大洋的必備條件就是船。某種程度上，船堅才能“無往不利”。
 
　　不僅能適應(yīng)復(fù)雜多變的遠(yuǎn)洋氣候，還能精準(zhǔn)操控，我國新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號就是這樣的佼佼者。只要海況在5級風(fēng)、2節(jié)流以下，“科學(xué)”號就能在一個精確坐標(biāo)保持不動，誤差不超過2米。
 
　　船艏和船艉還裝了側(cè)推裝置，船能原地360度轉(zhuǎn)圈，駛離碼頭時還能像“螃蟹”一樣橫著走。
 
　　“科學(xué)”號實現(xiàn)了自動化駕駛和無人值守機艙，駕駛室已經(jīng)沒有了舵，取而代之的是各類電子按鍵。
 
　　在“科學(xué)”號之后，我國又建造了“向陽紅01”和“向陽紅03”船，它們在“科學(xué)”號的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，被稱為“科學(xué)”號的“姊妹船”。明年1月，“向陽紅01”將與“雪龍”號在南極開展協(xié)同科考作業(yè)。
 
　　“神匠”：“深海夢想”驅(qū)動的科技創(chuàng)新
 
　　探尋深海“神奇”，操作下海“神器”，離不開過硬的技藝。
 
　　一群心懷深?？蒲袎舻娜耍┧笤诟鱾€大洋之間，苦練獨家“神技”。他們中，有精益求精的耄耋老人，有青春陽光、逐夢追風(fēng)的“80后”“90后”。
 
　　八旬院士堅守一線掌舵：
 
　　今年81歲的中國工程院院士徐芑南，是“蛟龍”號的總設(shè)計師。退休6年后，他毅然放棄頤養(yǎng)天年的悠閑生活，帶領(lǐng)團(tuán)隊完成了7000米載人潛水器“蛟龍”號的研制工作，使我國步入世界深潛先進(jìn)國家行列。如今，耄耋老人徐芑南，依然活躍在世界深潛事業(yè)的前沿，向著萬米深潛的新目標(biāo)繼續(xù)進(jìn)發(fā)……
 
　　海歸英才擔(dān)綱裝備研發(fā)：
 
　　36歲的張鑫，2009年從美國博士畢業(yè)到中國科學(xué)院海洋研究所工作。8年間，他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊研發(fā)了包括拉曼光譜儀、深海著陸器、熱液/冷泉流體保真取樣器等十幾件海洋科研裝備，不少技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。
 
　　“85后”勇?lián)紫茖W(xué)家：
 
　　汪嘉寧是一名“85后”，但卻是我國西太平洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)的“現(xiàn)場總指揮”。由他擔(dān)任首席科學(xué)家的2016年熱帶西太平洋綜合考察航次，解決了潛標(biāo)數(shù)據(jù)實時化傳輸?shù)氖澜珉y題。他還和科考隊員一起，刷新了單一航次布放、回收深海潛標(biāo)觀測設(shè)備數(shù)量最多的世界紀(jì)錄。
 
　　“載人深潛英雄”傅文韜：
 
　　3000米、5000米、7000米……駕控著“蛟龍”號，我國首批兩名潛航員之一的傅文韜完成了一次次大洋深潛，創(chuàng)造了世界同類型載人潛水器深海下潛的新紀(jì)錄，獲得黨中央、國務(wù)院授予的“載人深潛英雄”稱號。
 
　　創(chuàng)造紀(jì)錄只是起點。在創(chuàng)造了一項項新紀(jì)錄后，傅文韜作為主駕駛又多次與科學(xué)家們一起潛入大洋深處，精細(xì)熟稔地操作著“蛟龍”號機械手，為我國深?？瓶紟Щ卣滟F的視頻資料、生物及礦石樣品。
 
　　(原文標(biāo)題：“神奇”“神器”“神匠”——揭秘中國對大洋深處的探尋)
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